配电网静止同步补偿器的仿真研究
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配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)因其能够双向动态补偿系统的无功功率,己成为电力系统无功补偿技术研究领域的热点。本文的研究目的是探讨DSTATCOM装置的设计、建模和仿真,为DSTATCOM在实际应用中提供理论参考。文中分析比较了DSTATCOM与传统无功补偿装置的区别及其优势,并对目前国内外DSTATCOM的研究现状进行了叙述。通过对配电网中无功补偿技术方案的比较,选择低压集中补偿方式,并以此为依据计算装置无功补偿容量。DSTATCOM主电路有电压型桥式电路和电流型桥式电路,本文采用电压型桥式电路,并详细叙述电压型桥式电路的DSTATCOM的工作原理,利用开关函数法建立DSTATCOM的数学模型。DSTATCOM无功检测方法和控制方法研究是本文的研究重点。文中确定了基于瞬时无功功率的改进的d-q检测方法,以间接电流控制为基础,提出了d-q变换和PI控制相结合的双环双变量控制策略。同时利用MATLAB中的动态仿真工具SIMULINK,搭建了DSTATCOM的检测模块和控制模块。以含有DSTATCOM的10/0.4kV的配电系统为例,仿真分析了DSTATCOM在三种工况下的动态响应情况。仿真结果表明文中提出的配电网静止同步补偿器控制方法能有效地实现动态无功补偿。
| 摘要 | 第2-3页 |
| ABSTRACT | 第3页 |
| 1 绪论 | 第7-15页 |
| 1.1 本文研究背景及意义 | 第7-10页 |
| 1.2 DSTATCOM 国内外研究现状 | 第10-13页 |
| 1.2.1 指令电流检测方法研究现状 | 第11-12页 |
| 1.2.2 控制方法的研究现状 | 第12-13页 |
| 1.3 论文的主要工作内容 | 第13-15页 |
| 2 无功补偿方式及补偿容量的确定 | 第15-23页 |
| 2.1 无功补偿方式及其比较 | 第15-18页 |
| 2.1.1 无功补偿方式 | 第15-17页 |
| 2.1.2 补偿方式比较 | 第17-18页 |
| 2.1.3 DSTATCOM 安装地点确定 | 第18页 |
| 2.2 配电网无功补偿容量的确定 | 第18-22页 |
| 2.2.1 确定补偿容量的方法 | 第18-20页 |
| 2.2.2 提高功率因数对电能质量的改善 | 第20-21页 |
| 2.2.3 DSTATCOM 补偿容量确定 | 第21-22页 |
| 2.3 本章小结 | 第22-23页 |
| 3 DSTATCOM 工作原理及建模 | 第23-29页 |
| 3.1 DSTATCOM 主电路模型 | 第23页 |
| 3.2 DSTATCOM 工作原理 | 第23-25页 |
| 3.3 DSTATCOM 数学模型 | 第25-28页 |
| 3.4 本章小结 | 第28-29页 |
| 4 DSTATCOM 控制系统的构成 | 第29-43页 |
| 4.1 无功电流检测 | 第29-37页 |
| 4.1.1 空间矢量的坐标变换基础 | 第29-32页 |
| 4.1.2 p-q 检测法 | 第32-34页 |
| 4.1.3 ip-iq 检测法 | 第34-36页 |
| 4.1.4 d-q 检测法 | 第36-37页 |
| 4.2 DSTATCOM 的控制方法 | 第37-41页 |
| 4.2.1 直接电流控制 | 第37-38页 |
| 4.2.2 间接电流控制 | 第38-41页 |
| 4.3 PWM 脉冲信号产生 | 第41-43页 |
| 5 仿真分析 | 第43-57页 |
| 5.1 仿真环境 | 第43-44页 |
| 5.2 DSTATCOM 仿真分析 | 第44-48页 |
| 5.2.1 系统仿真模型 | 第44-45页 |
| 5.2.2 控制器仿真图 | 第45-48页 |
| 5.3 仿真结果分析 | 第48-56页 |
| 5.3.1 阻感负载 | 第48-51页 |
| 5.3.2 阻容负载 | 第51-53页 |
| 5.3.3 电压波动 | 第53-56页 |
| 5.4 本章小结 | 第56-57页 |
| 6 结论 | 第57-59页 |
| 6.1 结论 | 第57-58页 |
| 6.2 展望 | 第58-59页 |
| 致谢 | 第59-60页 |
| 参考文献 | 第60-62页 |
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